基于CPLD的電池管理系統(tǒng)雙CAN控制器的設計

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作者：時間：2007-11-23 來源：電子設計應用

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　　摘要：本文針對整車對電池管理系統(tǒng)提出雙CAN通信的要求，設計了由CPLD、TMS320LF2407與SJA1000構(gòu)成的雙CAN控制器。文中介紹了其硬件電路和軟件流程。

　　關鍵詞：混合動力電動汽車;電池管理系統(tǒng);雙CAN控制器

　　電池管理系統(tǒng)是混合動力汽車中重要的電子控制單元，具有保障電池正常、可靠和高效工作的作用，是電池與用電設備之間的橋梁。在研制以及批量生產(chǎn)過程中都需要對其內(nèi)部控制參數(shù)進行離線或在線匹配標定，而電池管理系統(tǒng)需要采集和處理大量的數(shù)據(jù)，本文選用TMS320LF2407作為標定用CAN控制器。作為電動汽車上的一個CAN節(jié)點，需要接收整車發(fā)來的CAN消息來執(zhí)行對外部繼電器、風扇以及電池等器件的控制命令，本文選用SJA1000。

　　雙CAN硬件電路和

　　CPLD邏輯設計

　　雙CAN硬件電路設計

　　TMS320LF2407基于增強的哈佛結(jié)構(gòu)，是地址線和數(shù)據(jù)線分離的微處理器，對晶振倍頻后，頻率高達40MHz。而SJA1000的地址線和數(shù)據(jù)線復用，增加了DSP與SJA1000之間讀寫數(shù)據(jù)的難度，這也是本系統(tǒng)設計的難點。常規(guī)的設計方式是在DSP與SJA1000之間加一個電平轉(zhuǎn)換雙向緩沖驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。按這種方式設計的電路，當對SJA1000進行讀寫操作時，先配置DSP的I/O端口，將ALE拉高，鎖存地址，然后通過DSP的I/O端口將和()拉低，進行讀(寫)數(shù)據(jù)，最后拉高()和。按此方式每次讀寫SJA1000寄存器中的值，均需通過程序?qū)LE、和()信號進行設置, 增加了程序源代碼。如果控制器的閃存空間比較緊張，采取這種硬件連接方式顯然是不可取的。而且，為使狀態(tài)寄存器的狀態(tài)位讀寫正確，CAN報文讀寫時需在程序中加一定延時，這將影響電池管理系統(tǒng)的實時性。

　　圖1 一般雙CAN控制器的硬件結(jié)構(gòu)圖

　　為了盡量減少程序源代碼，節(jié)省寶貴的存儲資源并提高電池管理系統(tǒng)的實時性，本文采用CPLD連接雙CAN控制器的接口電路，實現(xiàn)CAN報文收發(fā)。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2 基于CPLD的雙CAN控制器硬件結(jié)構(gòu)圖

　　CPLD的邏輯設計

　　CPLD具有速度快、體積小、驅(qū)動能力強、可在線編程等優(yōu)點?；贑PLD的邏輯控制電路適合完成譯碼任務，本文選用EPM7064芯片，通過譯碼電路的軟件設計，完成SJA1000輸入信號的邏輯選通控制。

　　CPLD的輸入信號是DSP發(fā)送的信號，由高位地址A[15…13]、I/O空間選通引腳以及寫/讀信號組成。其中，地址線A13作為SJA1000的地址和數(shù)據(jù)的選擇線，地址線A14和A15經(jīng)譯碼后作為片選信號。地址線A13和I/O空間選通信號產(chǎn)生SJA1000的地址鎖存信號SJA_ALE，地址線A13和讀寫信號產(chǎn)生SJA1000的數(shù)據(jù)和地址讀寫信號。其CPLD的輸入/輸出信號邏輯關系如表1所示。

　　雙CAN軟件程序設計

　　該CAN控制器的收發(fā)程序包括兩部分：DSP的CAN收發(fā)程序和SJA1000的CAN收發(fā)程序。每個CAN收發(fā)程序主要由三個函數(shù)組成：CAN初始化程序、CAN報文接收程序和CAN報文發(fā)送程序。由于DSP的CAN收發(fā)程序比較容易設計，只需設置CAN控制器寄存器中的相應位，就可實現(xiàn)CAN報文的收發(fā)。所以，本文主要介紹SJA1000的CAN報文收發(fā)程序設計。

　　從表1中可以看到，SJA1000的寄存器映射到DSP的I/O空間。本文選擇0x8000作為SJA1000地址輸入端口，0xA000作為SJA1000數(shù)據(jù)輸入/輸出端口。其程序主要由SJA1000初始化、SJA1000接收報文和SJA1000發(fā)送報文三個子函數(shù)組成。其收發(fā)函數(shù)的流程如圖3所示。